CN115642533B - 等电位连接灭弧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带电作业装备技术领域，并提出了一种等电位连接灭弧装置，其安装在机体上，用于接触导线使机体与导线等电位连接，包括铰接座、灭弧模块、导电臂、触头与导电组件，铰接座固定在机体上；灭弧模块固定在铰接座上，并通过铰接座与机体铰接，所述灭弧模块用于对暂态过电压进行钳位，并泄放电流；导电臂与灭弧模块固定，并通过灭弧模块与铰接座电性连接，所述导电臂靠近机体的一侧设置有接触端。该等电位连接灭弧装置，机体上升，使触头与导线接触，同时触头与导线接触后，可通过铰接座进行适应性的被动旋转，进而供机体进一步靠近导线，相对于现有技术，结构更为简单可靠，且无需进行人工搭接等动作，使用更为方便。

Description

等电位连接灭弧装置及方法

技术领域

本发明涉及带电作业装备技术领域，尤其涉及一种等电位连接灭弧装置。

背景技术

带电作业装备是电力系统进行不停电作业的特种设备，按功能分类包括绝缘材料涂覆、树障清除、线路巡察、断接引流线等设备，为保证带电作业安全，设备主要采用等电位方式工作。我国配电网电压等级在10KV以上，输电网电压等级更高，作业设备与电网系统连接前为地电位，二者在进行等电位连接前因二者电位差产生强电场，会使接触点之间的空气发生电崩溃形成等离子体，产生瞬间火花，形成电弧。

作业时，所形成的电弧能量大、温度高，若不采取措施会造成连接触头表面消蚀甚至融化，并向空间幅射电磁噪声对遥控信号产生干扰，或经电路传导射频瞬态电能使灵敏的逻辑电路和通讯电路损坏或工作失常，影响设备正常运行甚至引发安全事故。

传统的灭弧方法主要有冷却、真空、气吹、迅速通断等物理方法，还有多断口串联、栅片分割、狭缝灭弧等手段。对于外场环境工作的带电作业装备特别是在线路上挂载的带电作业机器人因其对重量、体积的限制，以上方法会增加设备的复杂度，实现较为困难。

同时，现有技术中公开了公开号为CN113199489A的“一种涂覆机器人”其采用触发横杆使等电位连接棒与导线迅速接通，完成设备与线路的等电位连接，属于通过机械结构实现灭弧的物理方法，但是，需要在上线前人工搭建等电位触发机构，且机械结构较复杂，使用不便。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种等电位连接灭弧装置，其机械结构简单，且无需人工进行搭建等电位触发机构，使用更为方便，具备较高的可靠性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种等电位连接灭弧装置，安装在机体上，用于接触导线使机体与导线等电位连接，包括铰接座、灭弧模块、导电臂、触头与导电组件，其中，

铰接座固定在机体上；

灭弧模块固定在铰接座上，并通过铰接座与机体铰接，所述灭弧模块用于对暂态过电压进行钳位，并泄放电流；

导电臂与灭弧模块固定，并通过灭弧模块与铰接座电性连接，所述导电臂靠近机体的一侧设置有接触端；

触头固定在导电臂远离灭弧模块的一端，用于接触导线；

导电组件设置在机体上，所述接触端可绕铰接座旋转，并选择性与导电组件相抵持。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括绝缘壳，所述绝缘壳与铰接座和导电臂固定，所述灭弧模块设置在绝缘壳内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述灭弧模块包括电路板与多个缓冲抑制单元，其中，

电路板与铰接座和导电臂固定；

各个缓冲抑制单元均设置在电路板上，并相互串联，位于两端的缓冲抑制单元分别与铰接座和导电臂电性连接。

进一步优选的，所述缓冲抑制单元包括压敏电阻、气体放电管与电感，其中，

压敏电阻与电感串联；

气体放电管与压敏电阻并联；

靠近所述导电臂的电感与导电臂串联，靠近铰接座的压敏电阻与铰接座串联，位于中部的压敏电阻与电感依次串联。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述触头为V型金属导体。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述导电组件具备一个可伸缩的接触片，所述接触片用于与接触端接触，使机体与导电臂电性连接。

进一步优选的，所述导电组件还包括导向筒、竖杆与压簧，其中，

导向筒嵌设在机体上；

竖杆穿置在导向筒内，且可在导向筒内伸缩活动，所述竖杆的一端延伸至机体的外部，所述接触片固定在竖杆位于机体外部的一端上；

压簧套设在竖杆外部，且两端分别与导向筒和接触片抵持。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括扭簧，所述扭簧设置在铰接座内，用于推动接触端远离导电组件。

更进一步优选的，所述导电组件还包括限位部，所述限位部固定在竖杆上，且位于导向筒远离接触片的一侧，用于限制竖杆伸出导向筒的距离。

另一方面，本发明提供了一种等电位连接灭弧方法，采用上述的等电位连接灭弧装置，包括以下步骤：

S1、机体通过主动牵引或其他设备托举使触头逐渐靠近导线，触头与机体之间形成高阻状态；

S2、触头与导线接触，同时接触端绕铰接座旋转靠近导电组件，此过程中机体的电位逐步升高，直至与导线电位相等；

S3、接触端与导电组件接触，触头通过导电臂与导电组件与机体电性连接，灭弧模块被短路。

本发明的等电位连接灭弧装置相对于现有技术具有以下有益效果：

（1）通过设置铰接座、导电臂及触头，使得机体与导线进行等电位连接时，仅需使触头对准导线，由机体进行上升，使触头与导线接触，同时触头与导线接触后，可通过铰接座进行适应性的被动旋转，进而供机体进一步靠近导线，相对于现有技术，结构更为简单可靠，且无需进行人工搭接等动作，使用更为方便。

（2）通过设置灭弧模块，对暂态过电压进行钳位，并泄放电流，同时分压限流，使触头与导线的电位差降至起弧电压以下，通过电感的电流不能突变，瞬态电流被缓冲抑制，进而避免电弧形成；

（3）在导电组件上设置可伸缩的竖杆，与推动竖杆复位的压簧，使得接触端与接触片接触后，导电臂仍然可通过铰接座进行转动，供机体进一步靠近导线进行作业，可适应多种工作环境与工况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的等电位连接灭弧装置的立体图；

图2为本发明的等电位连接灭弧装置的触头与导线接触示意图；

图3为本发明的等电位连接灭弧装置的接触端与导电组件接触示意图；

图4为本发明的等电位连接灭弧装置绝缘壳的侧视图；

图5为图4中A-A处剖视图；

图6为本发明的等电位连接灭弧装置铰接座与绝缘壳的连接示意图；

图7为本发明的等电位连接灭弧装置导电组件的立体图；

图8为本发明的等电位连接灭弧装置灭弧模块的电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，本发明的等电位连接灭弧装置，安装在机体1上，用于接触导线2使机体1与导线2等电位连接，包括铰接座3、灭弧模块4、导电臂5、触头6与导电组件7，其中，机体1为带电作业装备，具体的，指电力系统进行不停电作业的特种设备，可为绝缘材料涂覆、树障清除、线路巡察、断接引流线等带电作业设备，导线2是指电网系统的带电线缆。

铰接座3通过焊接或螺栓固定在机体1上，具体的，铰接座3包括两个大小不一致的U型连接片与铰接轴，其中一个与机体1固定，另一个与灭弧模块4固定，较小的U型连接片插入较大的U型连接片内，铰接轴横向穿过两个U型连接片，使得两个U型连接片可相对旋转，需要注意的是，铰接座3的各部件均由金属制成，两个U型连接片可相对旋转的角度也应小于45°，避免旋转角度过大影响与导线2接触时相互挤压的稳定性。

灭弧模块4固定在铰接座3上，可通过铰接座3与机体1铰接，即灭弧模块4可绕铰接座3进行旋转，所述灭弧模块4可对暂态过电压进行钳位，并泄放电流，同时分压限流，使触头6与导线2的电位差降至起弧电压以下，通过电感的电流不能突变，瞬态电流被缓冲抑制，进而避免电弧形成，具体的，灭弧模块4具备输入端与输出端，其输入端与导电臂5电性连接，输出端与铰接座3电性连接。

导电臂5与灭弧模块4固定，具体固定方式为螺栓固定，同时，固定导电臂5与灭弧模块4之间设置的螺栓，可直接连接至灭弧模块4的输入端上，从而实现导电臂5与灭弧模块4的电性连接，具体的，导电臂5为一长条状的金属板，导电臂5的长度需根据实际使用场景进行选择，导电臂5通过灭弧模块4与铰接座3电性连接，所述导电臂5靠近机体1的一侧设置有接触端51，具体的，导电臂5与灭弧模块4之间设置的螺栓可直接作为接触端51，或在导电臂5上设置其他导电部件作为接触端51。

触头6固定在导电臂5远离灭弧模块4的一端，固定方式可选用焊接或螺栓固定，触头6为导电金属材质，其设置在导电臂5上后，将通过导电臂5与灭弧模块4与铰接座3电性连接，当机体1上升时，触头6逐渐靠近并接触导线2，机体1继续上升，将相对按压触头6，使得导电臂5与灭弧模块4通过铰接座3相对于机体1进行转动，此时导电臂5逐渐靠近机体1。

导电组件7设置在机体1上，并与机体1电性连接，导电组件7设置在接触端51的旋转路径上，在导电臂5逐渐靠近机体1的过程中，接触端51将接触导电组件7，从而通过导电组件7使触头6与机体1电性连接，使得灭弧模块4短路。

作为一种优选实施方式，还包括绝缘壳8，所述绝缘壳8与铰接座3和导电臂5固定，所述灭弧模块4设置在绝缘壳8内，通过设置绝缘壳，可对灭弧模块4进行保护，避免外界水分附着在灭弧模块4上影响其正常使用，同时，绝缘壳8可作为导电臂5与铰接座3的硬性连接部件，保证机械稳定性，绝缘壳8应选用工程塑料等绝缘材质，避免安装后导电臂5与铰接座3直接电性连接，导致灭弧模块4被短路。

如图5与图8所示作为一种优选实施方式，所述灭弧模块4包括电路板41与多个缓冲抑制单元42，电路板41与铰接座3和导电臂5固定，具体的电路板41安装在绝缘壳8内，并通过绝缘壳8与铰接座3和导电臂5固定，各个缓冲抑制单元42均设置在电路板41上，并相互串联，位于两端的缓冲抑制单元42分别与铰接座3和导电臂5电性连接，缓冲抑制单元42的数量需根据导线2的电压等级进行选择，多个缓冲抑制单元42串联后将形成多级放电节点，具体的，多个缓冲抑制单元42串联后，两端的缓冲抑制单元42将分别具备外接引线端口CON1与外接引线端口CON2，外接引线端口CON1与外接引线端口CON2分别连接至导电臂5与铰接座3，使得整个串联电路与触头6和机体1电性连接，同时，设置的导电组件7与接触端51将形成等效开关K1，并联在多个串联的缓冲抑制单元42外部，即导电组件7与接触端51接触后，等效开关K1闭合，使得串联的缓冲抑制单元42被短路。

具体的，以第一个缓冲抑制单元42为例，其包括压敏电阻MOV1、气体放电管GDT1与电感L1，压敏电阻MOV1与电感L1串联，气体放电管GDT1并联在压敏电阻MOV1的外侧，类似的，第二个缓冲抑制单元42包括压敏电阻MOV2、气体放电管GDT2与电感L2，以此类推，在触头6接触导线2之前，气体放电管GDT1、GDT2…截止，端口CON1与端口CON2之间通过MOV1、L1、MOV2、L2…串联组成分压限流电路，使得触头6与机体1之间为高阻状态，当触头6接触导线2时，压敏电阻MOV1、MOV2…对暂态过电压进行钳位，并泄放电流，导线2与机体1之间的电位差被多级分压限流后，触头6与导线2的压差被降低至1/n，其中n为缓冲抑制单元42的数量，当气体放电管GDT1、GDT2…承受电压大于其点火电压时，气体放电管GDT1、GDT2…首先放电导通，并分别与压敏电阻MOV1、MOV2…并联分流，以减小压敏电阻器的通流压力，同时，使通过电感L1、L2的电流不能突变，起到缓冲瞬态电流的作用。

需要注意的是，压敏电阻MOV1、MOV2…的V1mA值必须略大于或等于气体放电管GDT1、GDT2…的直流点火电压，避免气体放电管GDT1、GDT2…在暂态过电压时不导通，否则过电压的能量由压敏电阻器MOV1、MOV2…泄放，容易造成损坏。

作为一种优选实施方式，所述触头6为V型金属导体，将触头6设置V型，可使导线2与触头6接触时，校正导线2与触头6的相对位置，并在导线2向下按压触头6时，不易脱离触头6，从而保证导线2与触头6的稳定连接。

作为一种优选实施方式，所述导电组件7具备一个可伸缩的接触片71，当接触端51旋转后，可与接触片71的顶部接触，从而机体1与导电臂5直接电性连接，将灭弧模块4短路，机体1继续朝向导线2移动时，接触片71将朝向机体1收缩，从而适应机体1与导线2的靠近进行调整，避免接触端51与接触片71接触后，机体1无法继续靠近导线2。

具体的，所述导电组件7还包括导向筒72、竖杆73与压簧74，导向筒72嵌设在机体1上，导向筒72的顶端设置有法兰，可通过螺栓将导向筒72与机体1进行固定，竖杆73穿置在导向筒72内，且可在导向筒72内进行竖向的伸缩活动，所述竖杆73的一端延伸至机体1的外部，所述接触片71固定在竖杆73位于机体1外部的一端上，从而适应接触端51对接触片71的按压，并配合进行活动，压簧74套设在竖杆73外部，且两端分别与导向筒72和接触片71抵持，使得竖杆73在收缩活动后，可通过压簧74进行复位。

在本实施方式中，导向筒72可选用直线轴承，通过直线轴承内置的滚珠与竖杆73接触形成电性连接，同时可降低竖杆73进行活动的摩擦阻力，使得竖杆73活动更为稳定。

作为一种优选实施方式，还包括扭簧9，所述扭簧9设置在铰接座3内，具体套设在铰接轴上，且扭簧9两端分别连接两个U型连接片，扭簧9可推动接触端51远离导电组件7，使得接触片71与接触端51相远离后，导电臂5可进行复位，无需人工进行调整。

在上述实施方式中，所述导电组件7还包括限位部75，所述限位部75固定在竖杆73上，且位于导向筒72远离接触片71的一侧，在接触片71与接触端51不接触时，限位部75将与导向筒72或机体1接触，限制竖杆73伸出导向筒72的距离，避免在压簧74的推动下，竖杆73脱离导向筒72。

本发明的工作原理为：机体1靠近导线2时，导线2位于触头6的移动路径上，同时触头6逐渐靠近导线2，在此过程中，触头6与机体1之间为高阻状态，从而抑制电弧形成，当触头6接触导线时，灭弧模块4对暂态过电压进行钳位，并泄放电流，同时，通过灭弧模块4进行缓冲，机体1的电位逐步升高，直至与导线2的电位相等，从而使机体1与导线2形成等电位连接。

如图1-8所示，本发明的等电位连接灭弧方法，采用上述的等电位连接灭弧装置，包括以下步骤：

步骤S1：机体1通过主动牵引或其他设备托举使触头6逐渐靠近导线2，触头6与机体1之间形成高阻状态。

上述的主动牵引指机体1上自带的皮带牵引等主动牵引方式，其他设备托举是指机体1安装在其他设备上，通过其他设备进行提升完成与导线2的连接动作，在靠近过程中，气体放电管截止，由多个电感及压敏电阻依次串联组成分压限流电路，使得触头6与机体1之间为高阻状态。

步骤S2：触头6与导线2接触，同时接触端51绕铰接座3旋转靠近导电组件7，此过程中机体1的电位逐步升高，直至与导线2电位相等。

当触头6接触导线时，压敏电阻对暂态过电压进行钳位，并泄放电流，导线2与机体1之间的电位差被分压限流，触头6与导线2的压差被降低，当气体放电管承受电压大于其点火电压时，气体放电管首先放电导通，与压敏电阻器并联分流，以减小压敏电阻器的通流压力，由于压敏电阻、电感、放电管的分压限流缓冲作用，使机体1经历一个电位逐步升高的过程，直至机体1与导线2等电位连接状态，气体放电管辉光放电、压敏电阻的导通对外界几乎不产生影响，同时使触头6与导线2的电位差降至起弧电压以下，瞬态电流被多级电感缓冲抑制，避免电弧形成。

步骤S3：接触端51与导电组件7接触，触头6通过导电臂5与导电组件7与机体1电性连接，灭弧模块4被短路。

灭弧模块4短路后，灭弧模块4处于待机状态，机体1即可开始进行作业。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.等电位连接灭弧装置，安装在机体（1）上，用于接触导线（2）使机体（1）与导线（2）等电位连接，其特征在于，包括铰接座（3）、灭弧模块（4）、导电臂（5）、触头（6）与导电组件（7），其中，

铰接座（3）固定在机体（1）上；

灭弧模块（4）固定在铰接座（3）上，并通过铰接座（3）与机体（1）铰接，所述灭弧模块（4）用于对暂态过电压进行钳位，并泄放电流；

导电臂（5）与灭弧模块（4）固定，并通过灭弧模块（4）与铰接座（3）电性连接，所述导电臂（5）靠近机体（1）的一侧设置有接触端（51）；

触头（6）固定在导电臂（5）远离灭弧模块（4）的一端，用于接触导线（2）；

导电组件（7）设置在机体（1）上，所述接触端（51）可绕铰接座（3）旋转，并选择性与导电组件（7）相抵持。

2.如权利要求1所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，还包括绝缘壳（8），所述绝缘壳（8）与铰接座（3）和导电臂（5）固定，所述灭弧模块（4）设置在绝缘壳（8）内。

3.如权利要求1所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，所述灭弧模块（4）包括电路板（41）与多个缓冲抑制单元（42），其中，

电路板（41）与铰接座（3）和导电臂（5）固定；

各个缓冲抑制单元（42）均设置在电路板（41）上，并相互串联，位于两端的缓冲抑制单元（42）分别与铰接座（3）和导电臂（5）电性连接。

4.如权利要求3所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，所述缓冲抑制单元（42）包括压敏电阻、气体放电管与电感，其中，

压敏电阻与电感串联；

气体放电管与压敏电阻并联；

靠近所述导电臂（5）的电感与导电臂（5）串联，靠近铰接座（3）的压敏电阻与铰接座（3）串联，位于中部的压敏电阻与电感依次串联。

5.如权利要求1所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，所述触头（6）为V型金属导体。

6.如权利要求1所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，所述导电组件（7）具备一个可伸缩的接触片（71），所述接触片（71）用于与接触端（51）接触，使机体（1）与导电臂（5）电性连接。

7.如权利要求6所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，所述导电组件（7）还包括导向筒（72）、竖杆（73）与压簧（74），其中，

导向筒（72）嵌设在机体（1）上；

竖杆（73）穿置在导向筒（72）内，且可在导向筒（72）内伸缩活动，所述竖杆（73）的一端延伸至机体（1）的外部，所述接触片（71）固定在竖杆（73）位于机体（1）外部的一端上；

压簧（74）套设在竖杆（73）外部，且两端分别与导向筒（72）和接触片（71）抵持。

8.如权利要求1所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，还包括扭簧（9），所述扭簧（9）设置在铰接座（3）内，用于推动接触端（51）远离导电组件（7）。

9.如权利要求7所述的等电位连接灭弧装置，其特征在于，所述导电组件（7）还包括限位部（75），所述限位部（75）固定在竖杆（73）上，且位于导向筒（72）远离接触片（71）的一侧，用于限制竖杆（73）伸出导向筒（72）的距离。

10.一种等电位连接灭弧方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任意一项所述的等电位连接灭弧装置，包括以下步骤：

S1、机体（1）通过主动牵引或其他设备托举使触头（6）逐渐靠近导线（2），触头（6）与机体（1）之间形成高阻状态；

S2、触头（6）与导线（2）接触，同时接触端（51）绕铰接座（3）旋转靠近导电组件（7），此过程中机体（1）的电位逐步升高，直至与导线（2）电位相等；

S3、接触端（51）与导电组件（7）接触，触头（6）通过导电臂（5）与导电组件（7）与机体（1）电性连接，灭弧模块（4）被短路。

Images